RC有源濾波器的快速設(shè)計分析

　　本課題介紹的釘源濾波器快速設(shè)計方法，具有計算簡單、元器件少、電路調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。通過學(xué)習(xí)．要求掌握最基本的二階濾波器設(shè)計方法與性能參數(shù)測試技術(shù)，并具備設(shè)計高階濾波器的能力。

　　一、濾波器的傳輸函數(shù)與性能參數(shù)

　　由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號?？捎迷?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于低頻范圍。根據(jù)對頻率范圍的選擇不同，可分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器，它們的幅頻特性如圖3．6．1所示。具有理想

　　圖3.6.1 濾波器的幅頻特性

　　（a）低通 （b）高通 （c）帶通 （d）帶阻

　　圖3.6.2 巴特沃斯響應(yīng)與切比雪夫響應(yīng)比較

　?。╝）巴特沃斯幅頻特性 （b）巴特沃斯相頻特性 （c）切比雪夫幅頻特性 （d）切比雪夫相頗特性

　　的幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際的濾波器的幅頻特性去逼近理想的。常用的迫近方法是巴特沃斯（Butterwoth）最大平坦響應(yīng)和切比雪夫（Chebysber）等波動響應(yīng)。在不允

　　許帶內(nèi)有紋波的應(yīng)用中，采用巴特沃斯響應(yīng)的濾波器較好。如果給定階數(shù)n和帶內(nèi)允許的偏

　　差，采用切比雪夫響應(yīng)的濾波器較好，因其阻帶衰減速率比巴特沃斯響應(yīng)的要大得多，但切比雪夫?yàn)V波器的相頻特性比巴特沃斯的要差，如圖3.6.2所示。一般來說，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)n越高，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計算越繁瑣，電路調(diào)試越困難。因?yàn)槿魏胃唠A的濾波器均可以用較低階的濾波器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)，故本課題主要介紹具有巴特沃斯響應(yīng)的二階濾波器的設(shè)計。表3.6.1列出了二階RC有源濾波器的傳輸函數(shù)，它們的幅頻特性如圖3.6.1所示。